极客笔记经典寻址 vs 无类别编址
在本文中讨论了IPV4地址、有类别的寻址、无类别的寻址以及有类别和无类别寻址的区别。
首先让我们讨论一下IPV4地址。
IPV4地址
IP地址，通常称为Internet地址，是TCP/IP协议套件中IP层中用于标识每个设备与Internet的连接的唯一标识符。一个主机或路由器与Internet的连接由其32位的IPv4地址定义，该地址是全球唯一且通用的。IP地址而不是主机或路由器标识连接，因为如果设备被重定位到不同的网络，IP地址可能会改变。
因为每个地址指定了一个与Internet的单独且独特的连接，所以IPv4地址是独特的。如果一个设备通过两个网络连接到Internet，那么它就有两个IPv4地址。因为每个希望连接到Internet的主机都必须使用IPv4寻址方案，所以IPv4地址被认为是通用的。
寻址中的层次结构
寻址系统在包括电话和邮局网络在内的所有需要传递的通信网络中都是分层的。
尽管32位的IPv4地址被分成两部分，但它也是分层的。网络由地址的第一部分定义，称为 前缀 ，节点由第二部分定义，称为 后缀 （设备与Internet的连接）。给定的图中显示了32位IPv4地址的前缀和后缀。前缀和后缀的长度分别为n位和（32-n）位。
前缀可以具有可变或固定长度。最初，IPv4网络标识的预期是一个固定长度的前缀。 经典寻址是用来描述这个过时系统的术语。 **全新的寻址方法，被称为无类寻址，使用可变长度的网络前缀。 在关注无类寻址之前，我们简要地探讨了经典寻址。
1. 经典寻址
IPv4地址最初具有固定长度的前缀，但为了支持小型和大型网络，创建了三个固定长度的前缀（n = 8，n = 16和n = 24）。如下图所示，整个地址空间被划分为五个类别（A类、B类、C类、D类和E类）。经典寻址是用来描述这个系统的术语。尽管它已经过时，但经典寻址有助于理解后面章节中涉及的无类寻址。
A类 - 尽管网络长度为8位，但由于第一个位是0且确定了类别，我们只能使用七位作为网络标识符。这表示全球只有2个 7 = 128个A类地址的网络。
- 网络ID占8位，主机ID占24位
- 识别A类地址的方法:
- 第一位的二进制值为0（保留）
- 第一个八位数的范围是[0, 127]（点分十进制表示）
- A类网络的总连接数 = 2 31 (2, 14, 74, 83, 648)
- A类网络中有2 7 - 2 = 126个网络。
- 由于IP地址0.0.0.0用于广播需求，因此总共有2个较少的可用网络。在测试软件时，IP地址127.0.0.1用于回环地址。
- 因此，第一个八位数的范围变成了[1, 126]
- A类中可配置的主机ID总数 = 2 24 - 2 [1, 67, 77, 214]
- 由于保留了两个IP地址，所有类别跨越的可建立的主机数减少了2个，其中所有的主机ID位要么是0，要么是1。
- 当主机ID的所有位都设置为0时表示网络ID。
- 当主机ID的所有位都设置为1时表示广播地址。
- 需要非常大网络的组织，如印度铁路，采用A类。
B类 - 尽管B类网络的前两位是二进制的10，或者可以写成(10) 2 ，作为类别的确定，但我们只能使用14位作为网络标识符，因为B类网络的长度为16位。因此，在全球范围内，只有2个 14 = 16,384个网络可以使用B类地址。
- 网络ID占16位，主机ID占16位
- 识别B类网络的方法:
- 前两位的二进制值为10（保留）
- 第一个八位数的范围是[128, 191]（点分十进制表示)
- B类网络的总连接数 = 2 30 = 1, 07, 37, 41, 824
- B类网络中可用的网络数目 = 2 14 = 16, 384
- B类中可以配置的主机总数 = 2 16 - 2 = 165, 534
- 需要中等规模网络的组织通常使用B类。
C类 - 所有以二进制数(110)开头的地址都属于C类。C类网络长度为24位，但由于类别由三个位确定，网络标识符只能是21位。因此，全球范围内只有2个 21 = 2, 097, 152个网络可以使用C类地址。
- 网络ID长度和主机ID长度分别为24位和16位。
- 识别C类网络的方法:
- 前三位的二进制值为110（保留）
- 第一个八位数的范围是[192, 223]（点分十进制表示）
- C类网络的总连接数 = 2 29 = 53, 68, 70, 912
- C类可用的网络数目 = 2 24 = 20, 97, 152
- C类每个网络中可以配置的主机总数 = 2 8 - 2 = 254
- 需要中小规模网络的组织通常选择C类。
快速测验 - 在IPv4地址格式中，可以使用C类地址的最大网络数目是 __________
- 2 14
- 2 7
- 2 21
- 2 24
答案：(c)
CLASS D - Class D不包含前缀和后缀类别。它用于多播地址。
- 不包含主机ID和网络ID的概念。
- 识别Class D网络的方法：
- 前四位以二进制表示为1110，或者（1110）2
- 第一个八位的范围是[224, 239]，以点分十进制表示
- 可用的IP地址总数为228 = 26, 84, 35, 456
- 由于数据不针对特定主机，Class D用于多播，这消除了从IP地址中提取主机地址的要求。
CLASS E - 所有以前缀1111开头的二进制地址属于Class E。和Class D一样，Class E没有前缀或后缀，被用作预留地址。
- 像Class D一样，没有主机ID和网络ID的概念。
- 识别Class E网络的方法：
- 前四位以二进制表示为1111，或者（1111）
- 第一个八位的范围是[240, 255]，以点分十进制表示
- 可用的IP地址总数为228 = 26, 84, 35, 456
- Class E用于假设或实验性用途。
2. 无类别编址
类级编址的子网划分和超网技术并未完全解决地址耗尽问题。随着互联网的扩大，很明显需要更大的地址空间作为长期解决方案。然而，扩展的地址空间也需要IP地址变长，从而需要更改IP数据包的语法。尽管已经开发出了长期解决方案IPv6，但为了弥补地址耗尽问题，仍然开发出了使用相同地址空间但修改地址分配以向每个企业提供公平数量的临时解决方案。 无类别编址是临时解决方案，仍然使用IPv4地址。 为了弥补地址耗尽问题，改变了地址分配中的类特权。
使用无类别编址，将整个地址空间分为不同长度的块。地址的前缀指定了块（网络），后缀指定了节点（设备）。理论上，我们可以拥有一个20、21、22，…，232个地址的块。其中一个限制是一个地址块必须有2的幂个地址。一个组织可以获得一个地址块。给定的图示了整个地址空间的不重叠块分割。
与类别划分寻址相比，无类别划分寻址允许变长前缀。前缀长度可以从0到32变化。前缀长度与网络大小呈反比关系。较小的网络具有较大的前缀，而较大的网络具有较小的前缀。
我们必须强调，类别划分寻址与无类别划分寻址的概念一样容易适应。将A类地址视为前缀长度为8的无类别地址，将B类地址视为前缀长度为16的无类别地址，依此类推。换句话说， 无类别划分寻址是类别划分寻址的特定实例。
前缀长度 – 斜杠表示法
在无类别划分寻址中，首先需要解决的问题是如何确定如果提供了一个地址，则前缀长度。我们必须单独提供前缀长度，因为它不是地址的属性。在这种情况下，地址被插入，后跟一个斜杠和前缀长度n。斜杠表示法是该表示法的口头名称，而无类别域间路由选择（CIDR）方法是官方名称。无类别划分寻址的地址可以如下图所示。
换句话说，我们在无类别寻址中也必须提供前缀长度，因为一个地址并未自动定义它所属的块或网络。
从地址中提取信息
对于块中的任何给定地址，我们通常想了解三件事情：块中地址的数量、块中的起始地址和最后一个地址。根据下图所示，这三个信息都很容易找到，因为前缀长度n是已知的。
- 根据计算，该块具有N = 232n个地址。
- 保留前n位，将(32-n)位设置为零来确定第一个地址。
- 保留前n位，将(32-n)位设置为1来确定最后一个地址。
例如 - 地址 167.199.170.82/27 是一个无类地址。以下是我们可以找到上述三个数据的位置。在网络中，总共有 2 32-n = 2 5 = 32 个地址。
前27位保持不变，而剩余位数被转换为0，以确定第一个地址。
保留前27位并将剩余位数变为1，可用于确定最后一个地址。
快速测验 - 在网络200.10.11.144/27中，可以分配给主机的网络的最后一个IP地址的四进制（十进制）的第四节是_____（门户2015，2分）
答案。
在这里，最后一个八位组的最大可能值为159（十进制）。因此，最后一个IP地址的第四个八位组可以分配给某个主机的值为10011110（二进制）或158（十进制）。因此，问题的答案是158。 ** 。
经典寻址和无类寻址的区别
- 使用经典寻址方法分配IP地址时，将IP地址分为五个组。为了防止IP地址耗尽，使用无类寻址方法。这是一种最终将取代经典寻址的IP地址分配方法。
- 进一步区别在于经典寻址和无类寻址的有用性。相对而言，无类寻址比经典寻址更有益和有用。
- 在经典寻址中，网络ID和主机ID根据类别进行调整。然而，在无类寻址中，网络ID和主机ID没有区别。这就打开了对两者进行进一步对比的可能性。
结论
IP寻址包括两种类型：经典寻址和无类寻址。无类寻址比经典寻址提供了更有效的IP地址分配方法，这是两者之间的主要区别。简言之，无类寻址可以防止经典寻址可能导致的IP地址枯竭问题。